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Tech. Erkenntnisse Shingle Magnetic Recording von Seagate reißt Kapazitätsgrenzen ein.

Shingle Magnetic Recording (SMR) von Seagate ermöglicht neue Flächendichten und erhöht die Kapazität um über 25 Prozent, indem die Anzahl der Spuren pro Zoll auf einer einzelnen Scheibe maximiert wird.

Shingle Magnetic Recording überwindet Grenzen bei der Flächendichte

Da unsere Welt immer mobiler wird und wir immer mehr Geräte zur Erstellung und Nutzung von Daten verwenden, nimmt die Nachfrage nach großer Speicherkapazität stetig zu. Seagate geht davon aus, dass die Anzahl der Haushalte, die durch Dinge wie das Streaming oder Erstellen von Inhalten, das Anzeigen von Fotos, die Freigabe von Musik usw. monatlich ein TB an Daten erzeugt, bis 2015 um das 20-fache steigen wird.1

Seagate brachte eine der weltweit ersten Festplatten mit vertikaler Aufzeichnung auf den Markt.  Bis 2007 konnten wir auf diese Weise unter der Festplattenmarke Barracuda® für eine einzelne Scheibe eine Speicherkapazität von 250 GB erzielen. Fünf Jahre später konnte mit derselben Technik eine Flächendichte von einem Terabyte pro Scheibe erzielt werden. Auch hierfür zeichnete Seagate verantwortlich. Durch diese Weiterentwicklung der vertikalen Aufzeichnung konnte die bis dato höchste Flächendichte bzw. die größte Anzahl an Spuren pro Zoll erreicht werden.Doch trotz einer Speicherkapazität von 1 TB pro Scheibe und 4 TB pro Festplatte ist die Nachfrage der Kunden nach noch mehr Speicherkapazität ungebrochen.

Was also kommt als nächstes? Wie können wir die Flächendichten weiter erhöhen, um in einer Welt, die wegen immer größeren Mengen an digitalen Inhalten schier zu bersten droht, die Nachfrage nach größerer Speicherkapazität zu befriedigen?

 

Einführung von SMR von Seagate
Shingle Magnetic Recording (SMR) von Seagate ermöglicht neue Flächendichten und erhöht die Kapazität um über 25 Prozent, indem die Anzahl der Spuren pro Zoll auf einer einzelnen Scheibe maximiert wird.
SMR Shingle Magnetic Recording-Video

Üblicherweise nahm der Spurabstand mit der Größe der Lese- und Schreibelemente (Abbildung 1) des Aufnahmekopfes ab.


Abbildung 1. Gängiger Spurabstand

Die Lese- und Schreibelemente heutiger HDDs mit vertikaler Aufzeichnung sind bei der Größe an ihre Grenze gestoßen. Ohne neue Speicherverfahren können sie nicht noch kleiner ausgeführt werden. Selbiges gilt für die von ihnen gelesenen und geschriebenen Spuren.

Mit SMR können größere Flächendichten erzielt werden, indem die Abstände zwischen den Spuren noch weiter verkleinert werden. Ähnlich wie Dachschindeln (Shingle = Schindel) überlappen sich die Spuren teilweise, wodurch mehr Daten auf demselben Raum geschrieben werden können. Beim Schreiben neuer Daten werden selbige auf der Festplatte partiell überlappend in eine bestimmte Richtung geschrieben. Da das Leseelement am Festplattenkopf kleiner als das Schreibelement ist, können diese Daten auch weiterhin problemlos gelesen werden, ohne Abstriche bei der Datenintegrität oder der Zuverlässigkeit machen zu müssen. Auch herkömmliche Lese- und Schreibelemente können für SMR verwendet werden. Aus diesem Grund fallen keine zusätzlichen hohen Produktionskosten an, sodass die Kosten für SMR-fähige HDDs niedrig gehalten werden können.


Abbildung 2. Spurabstand unter Verwendung der SMR-Technik

Wenn ein Benutzer bereits vorhandene Informationen erneut schreiben oder aktualisieren muss, müssen bei Festplatten mit SMR nicht nur die entsprechenden Daten korrigiert werden, sondern auch sämtliche Daten der folgenden Spuren. Da das Schreibelement breiter als die Spur mit den überlappend geschriebenen Daten ist, werden alle Daten der umgebenden Spuren aufgesammelt und müssen später erneut geschrieben werden (Abbildung 3). Wenn die Daten der nachfolgenden Spur erneut geschrieben werden, müsste die SMR-Festplatte die darauf folgende Spur ebenfalls erneut schreiben und diesen Vorgang entsprechend bis zum Ende der Festplatte wiederholen.


Abbildung 3. Schreibkopf bei überlappend geschriebenen Daten

Aus diesem Grund gruppiert die Technik SMR die Spuren in Bändern, um die Überlappungen zu stoppen (Abbildung 4). Auf diese Weise kann eine SMR-Festplatte diese erneuten Schreibvorgänge besser verwalten. Außerdem wird dadurch die Schreibleistung der Festplatte verbessert, da durch die Gruppierung der Spuren in Bänder die Anzahl der Spuren, die erneut geschrieben werden müssen, optimiert wird.


Abbildung 4. Bandstruktur bei SMR

Die Architektur einer solche Spur auf einer SMR-Festplatte ist an die Anwendung angepasst, für die die Festplatte verwendet wird. Jede Festplattenserie ist auf bestimmte Produktanforderungen abgestimmt und nutzt SMR, um je nach Anwendung optimale Ergebnisse zu liefern.

Zusammenfassung
SMR von Seagate ist eine effektive Technik von Seagate, um die unmittelbare Nachfrage nach größerer Speicherkapazität zu befriedigen. SMR kann dann eventuell zusammen mit anderen neuen Technologien verwendet werden, um die Flächendichte künftiger Speicherprodukte weiter zu erhöhen.

Seagate testet und entwickelt diese Technik in Zusammenarbeit mit seinen Partnern kontinuierlich weiter, um für verschiedene Anwendungsbereiche Best Practices für SMR zu ermitteln. Des Weiteren hat Seagate in diversen Komittees zur Standardisierung der Art und Weise, wie die Technik SMR am effizientesten verwendet werden kann, eine Führungsposition inne.

Seagate bringt als erstes Unternehmen eine weitere bahnbrechende Technik – SMR-Festplatte– auf den Markt. Dank dieser Technik kann die Schreibdichte bei Produkten der ersten Generation um 25 Prozent pro Scheibe verbessert werden. SMR erlaubt Seagate die Nutzung der aktuellen Festplattenarchitektur und macht diese Technik dadurch zur derzeit kostengünstigsten am Markt.

1 Marktforschung von Seagate, August 2013

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